KR101339380B1 - Rubber composition for tire and tire - Google Patents
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Abstract
가공성이나 내마모성을 개량한 타이어용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다. 이 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 코발트계 촉매를 이용해서 합성된 하이 시스 폴리뷰타다이엔이 (i) 무니 점도(ML) 40 내지 49; (ii) 분자량 분포[중량평균 분자량(Mw)/수평균 분자량(Mn)]가 3.0 내지 3.9 및 (iii) 무니 점도의 속도 의존성 지수(n값)가 2.3 내지 3.0인 요건을 만족하고, 또한, 미세구조 분석에 있어서의 시스 구조의 비율이 95% 이상인 하이 시스 폴리뷰타다이엔(a) 5 내지 90중량부와, 상기 (a) 이외의 다이엔계 고무(b) 90 내지 5중량부로 이루어진 고무 성분 (a)+(b) 100중량부에 대해서, 고무 보강제(c) 1 내지 100중량부를 배합해서 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.An object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire having improved workability and wear resistance. In order to achieve this object, the present invention provides a synthetic composition comprising: (i) Mooney viscosity (ML) 40 to 49 synthesized with a high cis polybutadiene synthesized using a cobalt catalyst; (ii) the molecular weight distribution [weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)] satisfies the requirements of 3.0 to 3.9 and (iii) the rate dependency index (n value) of Mooney viscosity is 2.3 to 3.0, Rubber composed of 5 to 90 parts by weight of a high sheath polybutadiene (a) having a ratio of the cis structure in the microstructure analysis to 95% or more, and diene rubber (b) other than the above (a). It is related with the rubber composition for tires characterized by mix | blending 1-100 weight part of rubber reinforcement agents (c) with respect to 100 weight part of components (a) + (b).
타이어용 고무 조성물, 하이 시스 폴리뷰타다이엔, 고무 보강제.Rubber composition for tires, high sheath polybutadiene, rubber reinforcing agent.
Description
본 발명은 혼련 가공성이 우수하고 내마모성이 개량된 타이어용 고무 조성물 및 타이어에 관한 것으로, 타이어에 있어서의 트레드(tread)나 측면부(sidewall) 등의 타이어 외부 부재나, 골조(carcass), 벨트, 비드 등의 타이어 내부 부재에 이용될 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a rubber composition and tire for a tire having excellent kneading processability and improved abrasion resistance. The present invention relates to a tire outer member such as a tread and a sidewall of a tire, a carcass, a belt, and a bead. It can be used for a tire inner member of the back.
폴리뷰타다이엔은 소위 미세구조로서, 1,4-위치에서의 중합에서 생성한 결합 부분(1,4-구조)과 1,2-위치에서의 중합에서 생성한 결합 부분(1,2-구조)이 분자 사슬 중에 공존한다. 1,4-구조는 더욱 시스 구조와 트랜스 구조의 2종으로 나뉠 수 있다. 한편, 1,2-구조는 비닐기를 곁사슬로 하는 구조를 취한다.Polybutadiene is a so-called microstructure, which is a binding moiety (1,4-structure) produced by polymerization at 1,4-position and a bonded moiety (1,2-structure) produced by polymerization at 1,2-position ) Coexist in the molecular chain. 1,4-structure can be further divided into two types, cis structure and trans structure. On the other hand, the 1,2-structure has a structure in which a vinyl group is a side chain.
중합 촉매나 중합 조건에 의해서, 상기 미세구조가 다른 폴리뷰타다이엔이 제조되는 것이 알려져 있고, 그들의 특성에 의해서 각종 용도에 사용되고 있다.It is known that the polybutadiene from which the said microstructure differs is manufactured by a polymerization catalyst and superposition | polymerization conditions, and it is used for various uses by those characteristics.
타이어의 내마모성이나 발열성을 개량할 목적으로, 천연 고무 등에 폴리뷰타다이엔 고무(BR)를 배합하는 것이 널리 행해지고 있고, BR에 대해서도 각종 제안이 되어 있다. 예를 들어, 일본국 공개 특허 평7-118443호 공보(특허문헌 1)에는 중량 평균 분자량이 50만 내지 75만으로 분자량 분포가 1.5 내지 3.0이고 고유 점도가 90 이상인 BR이 개시되고, 일본국 공개 특허 제2001-247721호 공보(특허문헌 2) 에는 시스 함량이 95% 이상이고 분자량 분포가 3.5 내지 6.0인 BR이 개시되며, 또한 일본국 공개 특허 제2004-339467호 공보(특허문헌 3)에는 시스 함량이 95% 이상이고 ML 점도(Mooney viscocity: 무늬 점도)가 30 내지 42이며, 5% 톨루엔 용액 점도와 ML의 비가 1.8 내지 5.0, 분자량 분포가 2.5 내지 3.8인 BR이 개시되어 있다.In order to improve abrasion resistance and heat generation resistance of a tire, incorporation of polybutadiene rubber (BR) into natural rubber and the like has been widely performed, and various proposals have been made for BR. For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-118443 (Patent Document 1) discloses a BR having a weight average molecular weight of 500,000 to 750,000, a molecular weight distribution of 1.5 to 3.0, and an intrinsic viscosity of 90 or more. Japanese Patent Laid-Open No. 2001-247721 (Patent Document 2) discloses a BR having a cis content of 95% or more and a molecular weight distribution of 3.5 to 6.0, and also Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2004-339467 (Patent Document 3). A BR of 95% or more, ML viscosity (Mooney viscocity: pattern viscosity) of 30 to 42, a ratio of 5% toluene solution viscosity and ML of 1.8 to 5.0, and a molecular weight distribution of 2.5 to 3.8 is disclosed.
또, 타이어의 내마모성이나 내굴곡 균열 특성을 개량할 목적으로, 일본국 공개 특허 제2004-339466호 공보(특허문헌 4)에는 시스 함량이 95% 이상이고 ML 점도가 50 내지 70이며, 5% 톨루엔 용액 점도와 ML의 비가 1.8 내지 5.0, 분자량 분포가 1.8 내지 3.8인 BR이 개시되어 있다.In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-339466 (Patent Document 4) discloses a sheath content of 95% or more, an ML viscosity of 50 to 70, and 5% toluene for the purpose of improving tire wear resistance and flexural cracking characteristics. BRs having a ratio of solution viscosity and ML of 1.8 to 5.0 and a molecular weight distribution of 1.8 to 3.8 are disclosed.
타이어용에 사용되는 BR은 분자량을 높게 하면 내마모성은 향상하지만 가공성이 저하하고, 분자량 분포를 넓히면 가공성은 좋아지지만 내마모성·반발탄성이 저하하는 문제가 있어, 가공성과 내마모성의 개량이 요구되고 있다.BR used for tires increases the wear resistance when the molecular weight is increased, but the workability is lowered. When the molecular weight distribution is widened, the workability is improved, but the wear resistance and the resilience are deteriorated. Thus, improvement in workability and wear resistance is required.
특허 문헌 1: 일본국 공개 특허 평7-118443호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-118443
특허 문헌 2: 일본국 공개 특허 제2001-247721호 공보Patent Document 2: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-247721
특허 문헌 3: 일본국 공개 특허 제2004-339467호 공보Patent Document 3: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-339467
특허 문헌 4: 일본국 공개 특허 제2004-339466호 공보.Patent Document 4: Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-339466.
발명의 개시DISCLOSURE OF INVENTION
발명이 해결하려고 하는 과제Challenges to be solved by the invention
여기서, 본 발명은 가공성이나 내마모성을 개량한 타이어용 고무 조성물 및 타이어를 제공하는 것을 목적으로 한다.Here, an object of the present invention is to provide a rubber composition for a tire and a tire having improved workability and wear resistance.
과제를 해결하기 위한 수단Means for solving the problem
이상의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 코발트계 촉매를 이용해서 합성된 하이 시스(high cis) 폴리뷰타다이엔이 (i) 무니 점도(ML): 40 내지 49; (ii) 분자량 분포[중량평균 분자량(Mw)/수평균 분자량(Mn)]: 3.0 내지 3.9 및 (iii) 무니 점도의 속도 의존성 지수(n값): 2.3 내지 3.0(n값은 이하의 수식 1로 표시됨)인 요건을 만족하고, 또한, 미세구조 분석에 있어서의 시스 구조의 비율이 95% 이상인 하이 시스 폴리뷰타다이엔(a) 5 내지 90중량부와, 상기 (a) 이외의 다이엔계 고무(b) 90 내지 5중량부로 이루어진 고무 성분 (a)+(b) 100중량부에 대해서, 고무 보강제(c) 1 내지 100중량부를 배합해서 이루어진 것을 특징으로 하는 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a high cis polybutadiene synthesized using a cobalt-based catalyst (i) Mooney viscosity (ML): 40 to 49; (ii) Molecular weight distribution [weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)]: 3.0 to 3.9 and (iii) Mooney viscosity rate dependency index (n value): 2.3 to 3.0 (n value is the following formula 1 5 to 90 parts by weight of a high cis polybutadiene (a) having a requirement of 95% or more and a diene system other than the above (a). Rubber (b) It relates to the rubber composition for tires characterized by mix | blending 1-100 weight part of rubber reinforcement agents (c) with respect to 100 weight part of rubber components (a) + (b) which consist of 90-5 weight part of rubbers.
[수식 1][Equation 1]
log(ML) = log(K) + n-1 × log(RS)log (ML) = log (K) + n -1 × log (RS)
(단, RS는 회전자의 1분 당의 회전수이고, K는 임의인 수)(Where RS is the number of revolutions per minute of the rotor and K is an arbitrary number)
상기 (a)의 하이 시스 폴리뷰타다이엔의 5중량% 톨루엔 용액 점도(Tcp)와 무니 점도(ML)의 비(Tcp/ML)가 2.5 내지 3.5인 것을 특징으로 하는 상기 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.The rubber composition for tires described above, wherein the ratio (Tcp / ML) of the 5 wt% toluene solution viscosity (Tcp) and the Mooney viscosity (ML) of the high sheath polybutadiene of (a) is 2.5 to 3.5. will be.
상기 (a)의 하이 시스 폴리뷰타다이엔의 Mw가 50만 내지 70만, Mn이 12만 내지 25만인 것을 특징으로 하는 상기의 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.The above-mentioned rubber composition for tires, wherein Mw of the high sheath polybutadiene of (a) is 500,000 to 700,000, and Mn is 120,000 to 250,000.
상기 (c)의 고무 보강제가 카본 블랙 및/또는 실리카인 것을 특징으로 하는 상기의 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.The rubber reinforcing agent of the above (c) relates to the rubber composition for tires described above, wherein the rubber reinforcing agent is carbon black and / or silica.
상기 (b)의 다이엔계 고무가 천연 고무 및/또는 아이소프렌 고무인 것을 특징으로 하는 상기의 타이어용 고무 조성물에 관한 것이다.The diene rubber of (b) relates to the rubber composition for tires described above, wherein the rubber is natural rubber and / or isoprene rubber.
상기 타이어용 고무 조성물을 고무 기재(rubber base)로서 이용하는 것을 특징으로 하는 타이어에 관한 것이다.A tire comprising the rubber composition for a tire as a rubber base.
발명의 효과Effects of the Invention
본 발명에 있어서의 폴리뷰타다이엔 조성물은, 특정한 하이 시스 폴리뷰타다이엔을 함유하는 고무 성분 및 고무 보강제로 구성되어 있고, 혼련 배합시의 초기부터 고무 성분과 보강제가 잘 섞이므로, 가공성이 우수한 동시에 내마모성이 개량된 타이어에 적합한 폴리뷰타다이엔 조성물 및 타이어를 제공할 수 있다.The polybutadiene composition in the present invention is composed of a rubber component and a rubber reinforcing agent containing a specific high cis polybutadiene, and the rubber component and the reinforcing agent are mixed well from the beginning at the time of kneading blending, so that the processability is excellent. At the same time, it is possible to provide a polybutadiene composition and a tire suitable for a tire having improved wear resistance.
본 발명의 폴리뷰타다이엔은 하기의 특성을 가진다.The polybutadiene of the present invention has the following characteristics.
무니 점도는 바람직하게는 40 내지 49, 보다 바람직하게는 40 내지 47이다. 무니 점도가 상기 범위보다 크면 혼련 가공성이 저하하고, 상기 범위보다 작으면 내마모성이 저하할 경우가 있어 바람직하지 못하다.Mooney viscosity is preferably 40 to 49, more preferably 40 to 47. When a Mooney viscosity is larger than the said range, kneading workability will fall, and if it is smaller than the said range, abrasion resistance may fall and it is unpreferable.
분자량 분포(중량평균 분자량(Mw)/수평균 분자량(Mn))는 3.0 내지 3.9, 보다 바람직하게는 3.0 내지 3.6이다. 분자량 분포가 상기 범위보다 크면 내마모성이 저하하고, 상기 범위보다 작으면 롤 가공성이 나빠질 경우가 있어 바람직하지 못하다.Molecular weight distribution (weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) is 3.0-3.9, More preferably, it is 3.0-3.6. When molecular weight distribution is larger than the said range, abrasion resistance falls and when it is smaller than the said range, roll workability may worsen and it is unpreferable.
중량평균 분자량(Mw)은 바람직하게는 50만 내지 70만, 보다 바람직하게는 55만 내지 65만이다. 상기 범위보다 크면 롤 가공성이 저하하고, 상기 범위보다 작으면 내마모성이 저하할 경우가 있어 바람직하지 못하다.The weight average molecular weight (Mw) is preferably 500,000 to 700,000, more preferably 550,000 to 650,000. When larger than the said range, roll workability will fall, and when smaller than the said range, abrasion resistance may fall and it is unpreferable.
수평균 분자량(Mn)은 바람직하게는 12만 내지 25만, 보다 바람직하게는 15만 내지 22만이다. 상기 범위보다 크면 롤 가공성이 저하하고, 상기 범위보다 작으면 내마모성이 저하할 경우가 있어 바람직하지 못하다.The number average molecular weight (Mn) is preferably 120,000 to 250,000, more preferably 150,000 to 220,000. When larger than the said range, roll workability will fall, and when smaller than the said range, abrasion resistance may fall and it is unpreferable.
무니 점도의 속도 의존성 지수(n값)는 2.3 내지 3.0, 바람직하게는 2.4 내지 2.9, 보다 바람직하게는 2.4 내지 2.8이다. n값이 2.3보다 작으면 필러의 혼입성이 나빠지고, 3.0보다 크면 반발 탄성이 저하하여 바람직하지 못하다.The rate dependency index (n value) of the Mooney viscosity is 2.3 to 3.0, preferably 2.4 to 2.9, more preferably 2.4 to 2.8. If the value of n is less than 2.3, the mixing properties of the filler deteriorate. If the value of n is larger than 3.0, the resilience decreases, which is not preferable.
n 값은 폴리뷰타다이엔의 분지도와 분자량 분포에 의해 결정되며, 무니 점도와는 상관성이 없다. 폴리뷰타다이엔의 분지도나 분자량 분포가 커지면 n값은 커지고, 반대로 분지도나 분자량 분포가 작아지면 n값은 작아진다.The n value is determined by the degree of branching and molecular weight distribution of the polybutadiene, and has no correlation with the Mooney viscosity. The larger the branching degree and molecular weight distribution of the polybutadiene, the larger the value of n. On the contrary, the smaller the branching degree or molecular weight distribution, the smaller the value of n.
또한, n값의 범위의 조작은 분자량 분포도 최적으로 할 필요가 있기 때문에, 예를 들면 이하와 같이 2단계로 행할 수 있다. 우선, 뷰타다이엔의 중합 단계에 있어서 n값이 작고 분자량이 다른 폴리뷰타다이엔을 몇 종류 중합한다. 다음에, 분자량이 다른 상기 폴리뷰타다이엔 몇 종류를 배합해서 분자량 분포를 넓힘으로써, n값을 최적인 범위로 조정한다. 중합 단계에서의 n값은 조촉매인 유기 알루미늄 화합물과 물과의 혼합 몰비로 조정할 수 있다. 즉, 소정량의 유기 알루미늄 화합물에 대해서, 물의 첨가량을 증가시킴으로써, 혼합 몰비는 작아지고, 혼합 몰비가 작아짐에 따라서 n값도 작아지는 경향에 있다. 중합 단계에서의 조촉매인 유기 알루미늄 화합물과 물과의 혼합 몰비는, 바람직하게는 2.0 이하, 특히 바람직하게는 1.0 내지 1.5이다. 혼합 몰비가 2.0 이상이면, n값이 지나치게 커지고, 1.0 미만이면 중합 활성이 현저하게 저하할 경우가 있어서 바람직하지 못하다.Moreover, since operation of the range of n value needs to optimize molecular weight distribution also, it can carry out in two steps as follows, for example. First, in the polymerization step of butadiene, some kinds of polybutadienes having small n values and different molecular weights are polymerized. Next, the n-value is adjusted to an optimum range by mix | blending several types of said polybutadienes from which molecular weight differs, and broadening molecular weight distribution. The n value in the polymerization step can be adjusted by the mixing molar ratio of the organoaluminum compound as the promoter and water. That is, the mixing molar ratio becomes small by increasing the addition amount of water with respect to a predetermined amount of organoaluminum compound, and n value tends to become small as mixing molar ratio becomes small. The mixing molar ratio of the organoaluminum compound which is a promoter in the polymerization step and water is preferably 2.0 or less, particularly preferably 1.0 to 1.5. If the mixing molar ratio is 2.0 or more, the n-value is too large, and if it is less than 1.0, the polymerization activity may be remarkably lowered, which is not preferable.
5% 톨루엔 용액 점도(Tcp)와 무니 점도(ML)의 비(Tcp/ML)는 바람직하게는 2.5 내지 3.5이며, 보다 바람직하게는 2.5 내지 3.0이다.The ratio (Tcp / ML) of the 5% toluene solution viscosity (Tcp) and the Mooney viscosity (ML) is preferably 2.5 to 3.5, more preferably 2.5 to 3.0.
Tcp/ML비가 상기 범위보다 크면, 소재 고무의 콜드 플로우성(cold flow property)이 커지고, 상기 범위보다 작으면 내마모성이 저하하여 바람직하지 못하다.If the Tcp / ML ratio is larger than the above range, the cold flow property of the raw material rubber becomes large. If the Tcp / ML ratio is less than the above range, the wear resistance is lowered, which is not preferable.
시스-1,4 함유량이 95% 이상인 것이 바람직하고, 97% 이상이 보다 바람직하며, 98% 이상이 특히 바람직하다. 시스-1,4 함유량이 상기 이하이면 내마모성이 저하하므로 바람직하지 못하다.It is preferable that cis-1,4 content is 95% or more, 97% or more is more preferable, and 98% or more is especially preferable. If cis-1,4 content is below the above, since abrasion resistance falls, it is unpreferable.
상기 폴리뷰타다이엔은 코발트계 촉매에 의해 제조할 수 있다. 코발트계 촉매 조성물로서는, (A) 코발트 화합물, (B) 할로겐 함유 유기 알루미늄 화합물 및 (C) 물로 이루어진 촉매계를 들 수 있다.The polybutadiene may be prepared by a cobalt catalyst. As a cobalt type catalyst composition, the catalyst system which consists of (A) cobalt compound, (B) halogen containing organoaluminum compound, and (C) water is mentioned.
코발트 화합물로서는, 코발트의 염이나 착체가 바람직하게 이용될 수 있다. 특히 바람직한 것은, 염화 코발트, 불화 코발트, 질산 코발트, 옥틸산(에틸헥산산)코발트, 나프텐산 코발트, 아세트산 코발트, 말론산 코발트 등의 코발트 염; 코발트의 비스아세틸 아세토네이트, 트리스아세틸 아세토네이트; 아세토아세트산 에틸에스터 코발트; 코발트 염의 피리딘 착체 혹은 피콜린 착체 등의 유기 염기 착체; 또는 에틸 알코올 착체 등을 들 수 있다.As the cobalt compound, a salt or a complex of cobalt can be preferably used. Particularly preferred are cobalt salts such as cobalt chloride, cobalt fluoride, cobalt nitrate, cobalt octylic acid (ethylhexanoic acid), cobalt naphthenic acid, cobalt acetate, and cobalt malonic acid; Cobalt bisacetyl acetonate, trisacetyl acetonate; Acetoacetic acid ethyl ester cobalt; Organic base complexes such as pyridine complex or picoline complex of cobalt salt; Or an ethyl alcohol complex.
할로겐-함유 유기 알루미늄으로서는, 트라이알킬알루미늄이나 다이알킬알루미늄 클로라이드, 다이알킬알루미늄 브로마이드, 알킬알루미늄 세스퀴클로라이드, 알킬알루미늄 세스퀴브로마이드, 알킬알루미늄 다이클로라이드 등을 들 수 있다.Examples of the halogen-containing organoaluminum include trialkylaluminum, dialkylaluminum chloride, dialkylaluminum bromide, alkylaluminum sesquichloride, alkylaluminum sesquibromide, alkylaluminum dichloride and the like.
구체적인 화합물로서는, 트라이메틸알루미늄, 트라이에틸알루미늄, 트라이아이소뷰틸알루미늄, 트라이헥실알루미늄, 트라이옥틸알루미늄, 트라이데실알루미늄 등의 트라이알킬알루미늄을 들 수 있다.Specific examples of the compound include trialkylaluminum such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisobutylaluminum, trihexyl aluminum, trioctyl aluminum and tridecyl aluminum.
또한, 다이메틸알루미늄 클로라이드, 다이에틸알루미늄 클로라이드 등의 다이알킬알루미늄 클로라이드, 세스퀴에틸알루미늄 클로라이드, 에틸알루미늄 다이클로라이드 등과 같은 유기 알루미늄 할로겐 화합물, 다이에틸알루미늄 하이드라이드, 다이아이소뷰틸알루미늄 하이드라이드, 세스퀴에틸알루미늄 하이드라이드와 같은 수소화 유기 알루미늄 화합물도 포함된다. 이들 유기 알루미늄 화합물은 2종류 이상 병용할 수 있다.In addition, organic aluminum halogen compounds such as dialkylaluminum chloride such as dimethylaluminum chloride and diethylaluminum chloride, sesquiethylaluminum chloride and ethylaluminum dichloride, diethylaluminum hydride, diisobutylaluminum hydride and sesqui Hydrogenated organoaluminum compounds such as ethylaluminum hydride are also included. These organoaluminum compounds can be used together 2 or more types.
(A)성분과 (B)성분과의 몰비 (B)/(A)는 바람직하게는 0.1 내지 5000, 보다 바람직하게는 1 내지 2000이다.The molar ratio (B) / (A) of the component (A) and the component (B) is preferably 0.1 to 5000, more preferably 1 to 2000.
(B)성분과 (C)성분과의 몰비 (B)/(C)는 바람직하게는 0.7 내지 5이고, 보다 바람직하게는 0.8 내지 4이며, 특히 바람직하게는 1 내지 3이다.The molar ratio (B) / (C) between the component (B) and the component (C) is preferably 0.7 to 5, more preferably 0.8 to 4, and particularly preferably 1 to 3.
뷰타다이엔 모노머 이외에, 아이소프렌, 1,3-펜타다이엔, 2-에틸-1,3-뷰타다이엔, 2,3-다이메틸뷰타다이엔, 2-메틸펜타다이엔, 4-메틸펜타다이엔, 2,4-헥사다이엔 등의 공액 다이엔, 에틸렌, 프로필렌, 뷰텐-1, 뷰텐-2, 아이소뷰텐, 펜텐-1, 4-메틸펜텐-1, 헥센-1, 옥텐-1 등의 비환상 모노올레핀, 사이클로펜텐, 사이클로헥센, 노보넨 등의 환상 모노올레핀, 및/또는 스타이렌이나 α-메틸스타이렌 등의 방향족 비닐화합물, 다이사이클로펜타다이엔, 5-에틸리덴-2-노보넨, 1,5-헥사다이엔 등의 비공액 다이올레핀 등을 소량 함유하고 있어도 된다.In addition to butadiene monomers, isoprene, 1,3-pentadiene, 2-ethyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethylbutadiene, 2-methylpentadiene, 4-methylpenta Conjugated dienes such as dienes, 2,4-hexadiene, ethylene, propylene, butene-1, butene-2, isobutene, pentene-1, 4-methylpentene-1, hexene-1, octene-1 and the like Cyclic monoolefins such as acyclic monoolefin, cyclopentene, cyclohexene, norbornene, and / or aromatic vinyl compounds such as styrene and α-methylstyrene, dicyclopentadiene, and 5-ethylidene-2- You may contain a small amount of nonconjugated diolefins, such as norbornene and a 1, 5- hexadiene.
중합 방법은, 특히 제한은 없고, 1,3-뷰타다이엔 등의 공액 다이엔 화합물 모노머 그 자체를 중합 용매로 하는 괴상 중합(벌크 중합) 또는 용액 중합 등을 적용할 수 있다. 용액 중합에서의 용매로서는, 톨루엔, 벤젠, 자일렌 등의 방향족계 탄화수소; n-헥산, 뷰탄, 헵탄, 펜탄 등의 지방족 탄화수소, 사이클로펜탄, 시클로헥산 등의 지환식 탄화수소; 상기 올레핀 화합물이나 시스-2-뷰텐, 트랜스-2-뷰텐 등의 올레핀계 탄화수소; 미네랄 스피릿(mineral spirit), 솔벤트 나프타, 케로신 등의 탄화수소계 용매; 염화 메틸렌 등의 할로겐화 탄화수소계 용매 등을 들 수 있다.There is no restriction | limiting in particular in polymerization method, The bulk polymerization (bulk polymerization), solution polymerization, etc. which use conjugated diene compound monomer itself, such as 1, 3- butadiene, as a polymerization solvent can be applied. As a solvent in solution polymerization, Aromatic hydrocarbons, such as toluene, benzene, and xylene; alicyclic hydrocarbons such as aliphatic hydrocarbons such as n-hexane, butane, heptane and pentane, cyclopentane and cyclohexane; Olefin hydrocarbons such as the above olefin compound, cis-2-butene, and trans-2-butene; Hydrocarbon solvents such as mineral spirit, solvent naphtha and kerosene; Halogenated hydrocarbon solvents, such as methylene chloride, etc. are mentioned.
이들 중에서도, 톨루엔, 사이클로헥산 혹은 시스-2-뷰텐과 트랜스-2-뷰텐과의 혼합물 등이 적합하게 이용될 수 있다.Among these, toluene, cyclohexane or a mixture of cis-2-butene and trans-2-butene can be suitably used.
중합 온도는 -30 내지 150℃의 범위가 바람직하고, 30 내지 100℃의 범위가 특히 바람직하다. 중합 시간은 1분 내지 12시간의 범위가 바람직하고, 5분 내지 5시간이 특히 바람직하다.The polymerization temperature is preferably in the range of -30 to 150 ° C, particularly preferably in the range of 30 to 100 ° C. The polymerization time is preferably in the range of 1 minute to 12 hours, particularly preferably 5 minutes to 5 hours.
소정시간 중합을 행한 후, 중합조 내부를 필요에 따라서 압력 해제, 세정, 건조 공정 등의 후처리를 행한다.After the polymerization for a predetermined time, the interior of the polymerization tank is subjected to post-treatment such as pressure release, washing, and drying step as necessary.
본 발명의 상기 (a) 이외의 다이엔계 고무(b)로서는, 하이 시스 폴리뷰타다이엔 고무, 로 시스(low cis) 폴리뷰타다이엔 고무(BR), 유화 중합 혹은 용액중합 스타이렌뷰타다이엔 고무(SBR), 천연 고무, 폴리아이소프렌 고무, 에틸렌프로필렌다이엔 고무(EPDM), 나이트릴 고무(NBR), 뷰틸 고무(IIR), 클로로프렌 고무(CR) 등을 들 수 있다.As diene rubber (b) other than said (a) of this invention, a high cis polybutadiene rubber, a low cis polybutadiene rubber (BR), emulsion polymerization, or solution polymerization styrene butadiene Rubber (SBR), natural rubber, polyisoprene rubber, ethylene propylene diene rubber (EPDM), nitrile rubber (NBR), butyl rubber (IIR), chloroprene rubber (CR) and the like.
또한, 이들 고무의 유도체, 예를 들어 주석 화합물로 변성된 폴리뷰타다이엔 고무나 에폭시 변성, 실란 변성, 말레산 변성된 상기 고무 등도 이용할 수 있고, 이들 고무는 단독이어도, 2종 이상 조합시켜서 이용해도 무방하다.In addition, derivatives of these rubbers, for example, polybutadiene rubber modified with a tin compound, epoxy-modified, silane-modified, maleic acid-modified rubber and the like can also be used, and these rubbers may be used alone or in combination of two or more thereof. It is okay.
본 발명의 (c) 성분의 고무 보강제로서는, 각종 카본 블랙이나 화이트 카본, 활성화 탄산 칼슘, 초미립자 규산 마그네슘 등의 무기 보강제나, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 하이 스타이렌 수지, 페놀 수지, 리그닌, 변성 멜라민 수지, 쿠마론 인덴 수지 및 석유 수지 등의 유기 보강제 등이 있다. 특히 바람직하게는, 입자 직경이 90㎚ 이하, 다이뷰틸프탈레이트(DBP) 흡유량이 70㎖/100g 이상인 카본 블랙이며, 예를 들면, FEF, FF, GPF, SAF, ISAF, SRF, HAF 등을 들 수 있다. 본 발명의 고무 조성물의 혼합 비율은, 특정한 하이 시스 폴리뷰타다이엔(a) 5 내지 90중량%와, 상기 (a) 이외의 다이엔계 고무(b) 90 내지 5중량%로 이루어진 고무 성분 (a)+(b) 100중량부와 고무 보강제 (c) 1 내지 100중량부이다.Examples of the rubber reinforcing agent of the component (c) of the present invention include inorganic reinforcing agents such as various carbon blacks, white carbons, activated calcium carbonates, and ultrafine magnesium silicate, polyethylene resins, polypropylene resins, high styrene resins, phenol resins, lignin, and modified compounds. Organic reinforcing agents such as melamine resin, coumarone indene resin and petroleum resin; Especially preferably, it is carbon black whose particle diameter is 90 nm or less and dibutyl phthalate (DBP) oil absorption amount is 70 ml / 100g or more, For example, FEF, FF, GPF, SAF, ISAF, SRF, HAF etc. are mentioned. have. The mixing ratio of the rubber composition of the present invention is a rubber component composed of 5 to 90% by weight of a specific high cis polybutadiene (a) and 90 to 5% by weight of diene rubber (b) other than the above (a) ( 100 parts by weight of a) + (b) and 1 to 100 parts by weight of the rubber reinforcing agent (c).
보다 바람직하게는, 특정한 하이 시스 폴리뷰타다이엔 (a) 10 내지 70중량%와, 상기 (a) 이외의 다이엔계 고무 (b) 90 내지 30중량%로 이루어진 고무 성분 (a)+(b) 100중량부와 고무 보강제 (c) 10 내지 70중량부이다.More preferably, rubber component (a) + (b) which consists of 10 to 70 weight% of specific high cis polybutadiene (a), and 90 to 30 weight% of diene rubbers (b) other than said (a). ) 100 parts by weight and the rubber reinforcing agent (c) 10 to 70 parts by weight.
본 발명의 고무 조성물은 상기 각 성분을 통상 행해지고 있는 밴버리, 오픈 롤, 니더, 2축 혼련기 등을 이용해서 혼련함으로써 얻을 수 있다.The rubber composition of the present invention can be obtained by kneading each component using a banbury, an open roll, a kneader, a twin-screw kneader, or the like.
본 발명의 고무 조성물에는, 필요에 따라서, 가황제, 가황 조제, 노화 방지제, 충전제, 프로세스 오일, 아연화, 스테아르산 등, 통상 고무 업계에서 이용되는 배합제를 혼련해도 무방하다.The rubber composition of the present invention may be kneaded with a compounding agent usually used in the rubber industry, such as a vulcanizing agent, a vulcanizing aid, an anti-aging agent, a filler, process oil, zincation, stearic acid, and the like, as necessary.
가황제로서는 공지의 가황제, 예를 들어, 황, 유기 과산화물, 수지 가황제, 산화 마그네슘 등의 금속 산화물 등을 이용할 수 있다.As the vulcanizing agent, known vulcanizing agents such as sulfur, organic peroxides, resin vulcanizing agents, metal oxides such as magnesium oxide and the like can be used.
가황 조제로서는 공지의 가황 조제, 예를 들어 알데하이드류, 암모니아류, 아민류, 구아니딘류, 티오유레아류, 티아졸류, 티우람류, 다이티오카바메이트류, 크산테이트류 등을 이용할 수 있다.As the vulcanization aid, known vulcanization aids such as aldehydes, ammonias, amines, guanidines, thioureas, thiazoles, thiurams, dithiocarbamates, xanthates and the like can be used.
노화 방지제로서는 아민-케톤계, 이미다졸계, 아민계, 페놀계, 유황계 및 인계 등을 들 수 있다.Examples of the anti-aging agent include amine-ketone series, imidazole series, amine series, phenol series, sulfur series and phosphorus series.
충전제로서는 탄산 칼슘, 염기성 탄산 마그네슘, 점토, 일산화 납, 규조토 등의 무기 충전제, 재생 고무, 분말 고무 등의 유기 충전제를 들 수 있다.Examples of the filler include organic fillers such as inorganic fillers such as calcium carbonate, basic magnesium carbonate, clay, lead monoxide and diatomaceous earth, regenerated rubber and powdered rubber.
프로세스 오일은 방향족계, 나프텐계, 파라핀계의 어느 것을 이용해도 무방하다.The process oil may be any of aromatic, naphthenic and paraffinic.
이하에 본 발명에 의거한 실시예에 대해서 구체적으로 기재한다.Hereinafter, the Example based on this invention is described concretely.
미세구조는 적외 흡수 스펙트럼 분석에 의해서 행하였다. 시스 740㎝-1, 트랜스 967㎝-1, 비닐 910㎝-1의 흡수 강도비로부터 미세구조를 산출하였다.The microstructure was performed by infrared absorption spectral analysis. The microstructure was calculated from the absorption intensity ratios of cis 740 cm -1 , trans 967 cm -1 and vinyl 910 cm -1 .
분자량(Mw, Mn)은 GPC법: HLC-8220(토소사 제품)으로 측정하고, 표준 폴리스타이렌 환산에 의해 산출하였다.The molecular weight (Mw, Mn) was measured by GPC method: HLC-8220 (manufactured by Tosoh Corporation) and calculated by standard polystyrene conversion.
톨루엔 용액 점도(Tcp)는 폴리머 2.28g을 톨루엔 50㎖에 용해시킨 후, 표준 액으로서 점도계 교정용 표준액(JIS Z8809)을 이용하고, 캐논-펜스케 점도계(Canon-Fenske viscometer) No. 400을 사용해서, 25℃에서 측정하였다.Toluene solution viscosity (Tcp) is obtained by dissolving 2.28 g of a polymer in 50 ml of toluene, and then using a standard solution for calibration of viscometer (JIS Z8809) as a standard solution, and using a Canon-Fenske viscometer No. Using 400, it measured at 25 degreeC.
원료 고무, 배합물의 무니 점도(ML1 +4, 100℃)는 JIS-K6300에 준거해서 측정하였다.The Mooney viscosity (ML 1 +4 , 100 degreeC) of a raw material rubber and a compound was measured based on JIS-K6300.
n값은 JIS 6300에 준거해서, 회전자의 회전 속도(1/분)를 변화시켜 무니 점도를 측정하고, 무니 점도(ML)와 회전자 회전수(RS)로부터 수식 2에 의해 구한 직선의 기울기의 역수이다. 여기에, log(K)는 직선의 절편을 의미하는 임의의 수이다.n value changes the rotational speed (1 / min) of a rotor based on JIS 6300, and measures the Mooney viscosity, and the slope of the straight line obtained by Formula 2 from Mooney viscosity (ML) and rotor rotation speed (RS) Is the inverse of. Here, log (K) is an arbitrary number meaning the intercept of the straight line.
[수식 2][Equation 2]
log(ML) = log(K) + n-1 × log(RS)log (ML) = log (K) + n -1 × log (RS)
또, 수식 2는 비뉴턴 유동에 대한 n승 법칙의 이론식(수식 3)에 의거해서 얻는 것이 가능하다.In addition, Equation 2 can be obtained based on the theoretical formula (Equation 3) of the n-th law for non-Newtonian flow.
[수식 3][Equation 3]
γ = kτn γ = kτ n
단, γ: 속도 구배, τ:전단 응력, k-1 = η: 점성 계수However, γ: velocity gradient, τ: shear stress, k -1 = η: viscosity coefficient
혼련 가공성은 라보플라스트 밀(Laboplast mill)(토요세이키 세이사쿠쇼 제품)을 이용해서, 개시 온도 90℃, 소정의 충전율에서, 1분간의 고무 원료를 혼합한 후, 카본 블랙 등을 함유하는 충전제를 투입하고 나서, 토크가 상승할 때까지의 시 간을 측정하여, 비교예 1을 100으로 해서 지수로 나타내었다(지수는 작을수록 양호).Kneading processability uses a Laboplast mill (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho), mixes the rubber raw material for 1 minute at a starting temperature of 90 ° C. and a predetermined filling rate, and then contains carbon black or the like. After the filler was charged, the time from the increase of the torque was measured, and the comparative example 1 was represented by 100 as an index (the smaller the index, the better).
배합 ML은 JIS-K6300에 규정되어 있는 측정법에 따라서, 비교예 1을 100으로 해서 지수로 나타내었다(지수는 작을수록 양호).The blended ML was represented by the index as Comparative Example 1 as 100 according to the measurement method specified in JIS-K6300 (the smaller the index, the better).
경도는 JIS-K6253에 규정되어 있는 측정법에 따라서, 듀로메터식(타입 A)으로 측정하고, 비교예 1을 100으로 해서 지수로 나타내었다(지수는 클수록 경도가 높다).Hardness was measured by the durometer type (type A) according to the measuring method prescribed | regulated to JIS-K6253, and the comparative example 1 was made into 100 and represented by the index (the larger the index, the higher the hardness).
300% 인장 응력은 JIS-K6251에 규정되어 있는 측정법에 따라서, 3호 덤벨(dumbbell)로 인장 속도 500㎜/min으로 측정하고, 비교예 1을 100으로 해서 지수로 나타내었다(지수는 높을수록 양호).300% tensile stress was measured by the tensile velocity 500mm / min by the No. 3 dumbbell according to the measuring method prescribed | regulated to JIS-K6251, and the comparative example 1 was represented by 100 as an index (the higher the index, the more favorable). ).
인장 강도는 JIS-K6251에 규정되어 있는 측정법에 따라서, 3호 덤벨로 인장 속도 500mm/min으로 측정하고, 비교예 1을 100으로 해서 지수로 나타내었다(지수는 높을수록 양호).Tensile strength was measured at the tensile speed of 500 mm / min with the No. 3 dumbbell according to the measuring method prescribed | regulated to JIS-K6251, and the comparative example 1 was represented by 100 as the index (the higher the index, the more favorable).
반발 탄성은 JIS-K6251에 규정되어 있는 측정법에 따라서, 트립소식으로 측정하고, 비교예 1을 100으로 해서 지수로 나타내었다(지수는 높을수록 양호).Repulsive elasticity was measured by tripping according to the measurement method specified in JIS-K6251, and the comparative example 1 was represented by 100 as an index (the higher the index, the better).
람본(Lambourn) 마모성은 JIS-K6264에 규정되어 있는 측정법에 따라서, 슬립(slip)율 20%로 측정하고, 비교예 1을 100으로 해서 지수로 나타내었다(지수는 클수록 양호).Lambbourn abrasion was measured at a slip rate of 20% according to the measurement method specified in JIS-K6264, and the comparative example 1 was represented as 100 using an index (the larger the index, the better).
(( 실시예Example 1 내지 3, 1 to 3, 비교예Comparative Example 1 내지 5) 1 to 5)
우선, 본 발명에 관한 타이어용 고무 조성물의 실시예 1 내지 3 및 비교예에 이용하는 시스폴리뷰타다이엔(중합예 1 내지 5)을 제조하였다. 질소 가스로 치환한 내용적 1.5ℓ의 교반기 부착 스테인레스제 반응조 속에 중합 용액 1.0ℓ(뷰타다이엔; 31.5중량%, 2-뷰텐류; 28.8중량%, 사이클로헥산; 39.7중량%)를 넣고, 물 2.2mmo1, 다이에틸알루미늄 클로라이드 2.9mmol(유기 알루미늄/물 혼합 몰비=1.3), 사이클로옥타다이엔(COD) 가변량, 코발트 옥토에이트 0.005mmol을 가하고, 60℃에서 20분간 교반하여, 1,4-시스 중합을 행하였다. 이것에 노화 방지제인 에탄올 용액을 첨가해서 중합을 정지시켰다. 그 후, 미반응의 뷰타다이엔 및 2-뷰텐류를 증발 제거해서 시스폴리뷰타다이엔을 얻었다. 표 1에 사이클로옥타다이엔의 양을 변화시켜 얻어진 중합예 1 내지 5에 관한 시스폴리뷰타다이엔을 나타낸다.First, cispolybutadiene (polymerization examples 1 to 5) used in Examples 1 to 3 and Comparative Examples of the rubber composition for tires according to the present invention were prepared. 1.0 liter (butadiene; 31.5 weight%, 2-butenes; 28.8 weight%, cyclohexane; 39.7 weight%) of polymerization solution was put into the stainless steel reaction tank with the internal volume of 1.5 liters substituted with nitrogen gas, and water 2.2 mmo1, diethylaluminum chloride 2.9 mmol (organic aluminum / water mixing molar ratio = 1.3), cyclooctadiene (COD) variable amount, cobalt octoate 0.005 mmol were added, and it stirred at 60 degreeC for 20 minutes, and the 1, 4- sheath The polymerization was carried out. The ethanol solution which is an anti-aging agent was added to this, and superposition | polymerization was stopped. Thereafter, unreacted butadiene and 2-butenes were evaporated to remove cispolybutadiene. Table 1 shows cispolybutadienes according to the polymerization examples 1 to 5 obtained by changing the amount of cyclooctadiene.
다음에, 중합예 1 내지 5에 관한 시스폴리뷰타다이엔을 표 2에 나타낸 비율로 사이클로헥산에 용해시켜 배합한 후, 사이클로헥산을 증발 제거함으로써, 시제품 1 내지 4에 관한 혼합 시스폴리뷰타다이엔을 얻었다.Next, the cispolybutadiene according to the polymerization examples 1 to 5 was dissolved in cyclohexane at the ratio shown in Table 2 and blended, followed by evaporating off the cyclohexane to mix the mixed cispolybutadiene according to the prototypes 1 to 4. Got.
다음에, 시제품 1 내지 3에 관한 혼합 시스 폴리뷰타다이엔(BR)을 실시예 1 내지 4로 하고, 시판의 시스 폴리뷰타다이엔(BR150L, BR700, BR150B, BR230, 모두 우베 고산(주) 제품) 및 시제품 4에 관한 혼합 시스폴리뷰타다이엔을 비교예 1 내지 5로 하고, 이들 원료 고무(BR)에 대해서 물성을 측정하였다. 또한, 표 3에 나타낸 배합 처방에 의거해서, 라보플라스트 밀 BR-250형(토요세이키 세이사쿠쇼사 제품)을 사용하여, 온도 90℃, 회전수 68rpm으로 설정해서 원료 고무(BR)와 NR을 1분간 혼합한 후, 가황제를 제외한 배합제를 투입하여 4분간 혼련하였다. 다음에, 혼련물을 6인치 롤에 의해, 가황제를 혼합해서 배합물을 제작하고, 그 무니 점도를 측정하였다. 이어서, 배합물을 소정의 금형에 넣고, 150℃에서 30분간 프레스 가황해서 가황물을 제작하고, 그 물성을 측정하였다. 이들 결과를 표 3에 나타낸다.Next, mixed cis polybutadiene (BR) according to Prototypes 1 to 3 was used as Examples 1 to 4, and commercially available cis polybutadiene (BR150L, BR700, BR150B, and BR230, all manufactured by Ube Kosan Co., Ltd.) ) And the mixed cispolybutadiene according to Prototype 4 were used as Comparative Examples 1 to 5, and physical properties of these raw rubbers (BR) were measured. In addition, based on the formulation shown in Table 3, using a LaboPlast mill BR-250 (manufactured by Toyo Seiki Seisakusho Co., Ltd.), the temperature was set at 90 ° C and a rotational speed of 68 rpm, and the raw material rubber (BR) and NR were used. After mixing for 1 minute, the compounding agent except the vulcanizing agent was added and kneaded for 4 minutes. Next, the kneaded material was mixed with a 6-inch roll, the vulcanizing agent was mixed, the blend was produced, and the Mooney viscosity was measured. Subsequently, the compound was put in a predetermined mold, press-vulcanized at 150 ° C. for 30 minutes to prepare a vulcanized product, and the physical properties thereof were measured. These results are shown in Table 3.
원
료
고
무
won
Ryo
The
radish
(Tcp)5% Toluene Solution Viscosity
(Tcp)
합
물ship
synthesis
water
가
황
물
end
sulfur
water
BR/NR 50/50
카본 블랙 50 토카이 카본사 제품, 시스트 9H(SEAST 9H)
아로마 오일 3 엣소 세키유사 제품 110
산화아연 3
스테아르산 2
노화 방지제 2 안티겐 6C (N-(1,3-다이메틸뷰틸)-N'-페닐-p-페닐렌다이아민)
가황촉진제 1 녹셀러(Nocceler) MSA(N-옥시다이에틸렌-2-벤조티아조일설펜아마이드)
황 1.5
150℃ ×30min 프레스 가황Compounding prescription
BR / NR 50/50
Carbon black 50 product made by Tokai carbon company, sheath 9H (SEAST 9H)
Aroma Oil 3 Esso Sekiyusa Products 110
Zinc Oxide 3
Stearic acid 2
Antioxidant 2 Antigen 6C (N- (1,3-dimethylbutyl) -N'-phenyl-p-phenylenediamine)
Vulcanization accelerator 1 Nocceler MSA (N-oxydiethylene-2-benzothiazoylsulfenamide)
Sulfur 1.5
150 ℃ × 30min Press Vulcanization
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